Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя
Дано оцінку ефективності дегазації підземними свердловинами за діючим очисним вибоєм. Отримані результати дозволяють визначати раціональну глибину герметизації дегазаційних свердловин з урахуванням деформації гірського масиву й самих свердловин та її вплив на відносні витоки (підсмоктування), відно...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Геотехническая механика |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54268 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя / П.А. Брюханов, В.Г. Шевченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 224-236. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-54268 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Брюханов, П.А. Шевченко, В.Г. 2014-01-30T23:21:03Z 2014-01-30T23:21:03Z 2012 Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя / П.А. Брюханов, В.Г. Шевченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 224-236. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54268 621.3:622 Дано оцінку ефективності дегазації підземними свердловинами за діючим очисним вибоєм. Отримані результати дозволяють визначати раціональну глибину герметизації дегазаційних свердловин з урахуванням деформації гірського масиву й самих свердловин та її вплив на відносні витоки (підсмоктування), відносний дебіт метану, що витягається системою дегазації, коефіцієнт ефективності дегазації. The efficacy of the drainage of downholes behind existing stope. The results obtained allow to determine a rational depth germanium degasification downholes cross-breeding with the deformation of rock mass and own downholes and its effect on the relative leakage (сhoke), the relative yield of methane extracted degassing, degassing efficiency ratio. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехническая механика Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя Evaluation degassing downhole behind of stope Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя |
| spellingShingle |
Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя Брюханов, П.А. Шевченко, В.Г. |
| title_short |
Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя |
| title_full |
Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя |
| title_fullStr |
Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя |
| title_full_unstemmed |
Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя |
| title_sort |
оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя |
| author |
Брюханов, П.А. Шевченко, В.Г. |
| author_facet |
Брюханов, П.А. Шевченко, В.Г. |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Геотехническая механика |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Evaluation degassing downhole behind of stope |
| description |
Дано оцінку ефективності дегазації підземними свердловинами за діючим очисним
вибоєм. Отримані результати дозволяють визначати раціональну глибину герметизації дегазаційних свердловин з урахуванням деформації гірського масиву й самих свердловин та її вплив на відносні витоки (підсмоктування), відносний дебіт метану, що витягається системою дегазації, коефіцієнт ефективності дегазації.
The efficacy of the drainage of downholes behind existing stope. The results obtained allow to
determine a rational depth germanium degasification downholes cross-breeding with the
deformation of rock mass and own downholes and its effect on the relative leakage (сhoke), the
relative yield of methane extracted degassing, degassing efficiency ratio.
|
| issn |
1607-4556 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/54268 |
| citation_txt |
Оценка эффективности дегазации подземными скважинами позади действующего очистного забоя / П.А. Брюханов, В.Г. Шевченко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 104. — С. 224-236. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT brûhanovpa ocenkaéffektivnostidegazaciipodzemnymiskvažinamipozadideistvuûŝegoočistnogozaboâ AT ševčenkovg ocenkaéffektivnostidegazaciipodzemnymiskvažinamipozadideistvuûŝegoočistnogozaboâ AT brûhanovpa evaluationdegassingdownholebehindofstope AT ševčenkovg evaluationdegassingdownholebehindofstope |
| first_indexed |
2025-11-25T21:33:27Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:33:27Z |
| _version_ |
1850552660033273856 |
| fulltext |
224
ставляющую в уравнении (1) не учитывать. Если же предмет исследования –
процесс фильтрации метана, то изменением НДС вмещающего выработку мас-
сива пренебрегать нельзя.
Таким образом, влияние одного из связанных процессов на общий результат
можно оценить, используя критерий , характеризующий изменение парамет-
ров при исключении этого процесса из общей системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Метод конечных элементов в задачах газонефтепромысловой механики / В.Н. Аликии, И.Е Литвин,
С.М. Щербаков, В.П. Бородавкин. – М.: Недра, 1992. – 288 с.
2. Круковская, В.В. Изучение параметров процесса выброса угля и газа с использованием компьютерного
моделирования / В.В. Круковская // Деформирование и разрушение материалов с дефектами и динамические
явления в горных породах и выработках: Матер. XVIII Межд. науч. школы. – Симферополь: Таврич. нац. ун-т,
2008. – С. 132-134.
УДК 621.3:622
Аспирант П.А. Брюханов
(МакНИИ),
д-р техн. наук В.Г. Шевченко
(ИГТМ НАН Украины)
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕГАЗАЦИИ ПОДЗЕМНЫМИ
СКВАЖИНАМИ ПОЗАДИ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ОЧИСТНОГО ЗАБОЯ
Дано оцінку ефективності дегазації підземними свердловинами за діючим очисним
вибоєм. Отримані результати дозволяють визначати раціональну глибину герметизації дега-
заційних свердловин з урахуванням деформації гірського масиву й самих свердловин та її
вплив на відносні витоки (підсмоктування), відносний дебіт метану, що витягається систе-
мою дегазації, коефіцієнт ефективності дегазації.
EVALUATION DEGASSING DOWNHOLE BEHIND OF STOPE
The efficacy of the drainage of downholes behind existing stope. The results obtained allow to
determine a rational depth germanium degasification downholes cross-breeding with the
deformation of rock mass and own downholes and its effect on the relative leakage (сhoke), the
relative yield of methane extracted degassing, degassing efficiency ratio.
Герметизация дегазационных скважин решает двойственную задачу:
предотвращения подсосов воздуха по трещинам в систему шахтной дегазации и
снижения концентрации метана, выдаваемого из шахты, и предотвращение уте-
чек метана из-за его дренажа по трещинам и загазирования выработок по этой
причине. При идеальной герметизации можно не считаться с подсосами возду-
ха и возможными загазированиями горных выработок. Наоборот, при недоста-
точной герметизации скважин снижается эффективность дегазации как системы
поставки метана для использования потребителями, так и ухудшается взрыво-
безопасность и охрана труда при ведении технологических работ по добыче
угля в шахте.
На рис. 1 показана полученная зависимость утечек из скважины от длины
герметизации устья скважины.
225
Рис. 1 - График для выбора необходимой длины герметизации скважины.
Из анализа этой зависимости можно сделать вывод о том, что в самом
худшем случае, когда герметизация отсутствует (при длине герметизации L =
0) в дегазационную систему щахты будет поступать воздух из выработки,
из которой пробурена скважина, что эквивалентно величине 100% утечек
воздуха в скважину. С улучшением герметизации за счет еѐ длины (глуби-
ны) утечки уменьшаются, что приводит к росту концентрации метана в от-
сасываемой смеси и, следовательно, сказывается на повышении эффектив-
ности дегазации как системы нормального обеспечения метаном потреби-
телей.
Эффективность дегазации согласно [1] определяется как коэффициент
эффективности по формуле:
,..
общ.
Bобщ
общдег
I
II
K
(1)
где Кдег . общ. – коэффициент эффективности системы шахтной дегазации
(общей эффективности) в долях единицы; I общ. – среднее ожидаемое метано-
выделение в данную выработку или на выемочный участок, м
3
/мин; IВ –
средний дебит метана, который может быть разбавлен воздухом до без-
опасного содержания с учетом неравномерности газовыделения, м
3
/ мин.
Эффективность дегазации можно выразить также в процентах:
%100%..
общ.
Bобщ
общдег
I
II
K
. (2)
Таким образом, коэффициент эффективности дегазации – это величина в
долях единицы или в процентах от того метановыделения в выработку, ко-
торое остается при существлении дегазации.
226
Среднее ожидаемое метановыделение в выработку определяют в соответ-
ствии с методикой прогноза метанообильности, приведенным в [2]. Рассмот-
рим задачу определения эффективности дегазации применительно к участку
очистной выемки угля. Источниками выделения метана в выработки вые-
мочного участка являются: разрабатываемый угольный пласт, сближенные
угольные пласты (спутники) и вмещающие породы.
В [2] приведены формулы для определения метановыделения для раз-
личных условий, однако для решения поставленной задачи в работе предло-
жено фактическое или прогнозируемое среднее метановыделение в выработ-
ку Iобщ определять согласно [3] по выражению:
,
1440
.
Aq
I оч
общ
(3)
где qоч – метанообильность призабойного пространства лавы без дегазации
источников метана, м
3
/т; А – заданная суточная добыча угля, т.
Средний дебит метана, который при дегазации может быть разбавлен
воздухом до безопасного содержания, с учетом неравномерности метановы-
деления IВ, определим по формуле, приведенной в [1]:
IВ = 0,0078 Qобщ. (при Qобщ. > 2,5 ·10
2
), (4)
где Qобщ. – расход воздуха, подаваемого для проветривания выработки
или участка, м
3
/мин.
С учетом того, что в выработке имеется n скважин, средний дебит метана
можно выразить через дебит отдельных скважин:
n
BnBnBBBB iiiiiI
1
321 )...(
,
где iВ1, iВ2, iВ3, ... iВn – дебит метана по скважинам, подключенным к си-
стеме дегазации; n – общее число скважин в системе дегазации; iВ – сред-
ний дебит метана одной скважины, равный в
1
i =( ) /
n
Bni n .
При таком представлении средний дебит метана в выражениях (1), (2)
будет
IВ = iВ n, (5)
а средний дебит одной скважины
B
B
I
i
n
(6)
С учетом этого выражения (4) дебит метана одной дегазационной сква-
жины, который может быть разбавлен до безопасного содержания, будет ра-
вен:
227
общ.
.
0,0078 Q
(0,0078 ),B общi q
n
м
3
/мин (7)
где qобщ. – средний расход воздуха, подаваемого для проветривания,
условно приходящийся на одну дегазационную скважину:
Qобщ
общq
n
м
3
/мин.
С учетом изложенного, коэффициент эффективности дегазации может
быть определен по выражению:
1440/
q0078,0
11 общ.
.
..
Aq
n
I
I
K
очобщ
B
общдег
(8)
или
,1
1440
1
..
..
общ
B
оч
B
общдег
i
i
Aq
ni
K
(9)
где
.
1440
оч
общ
q A
i
n
– относительное метановыделение призабойного про-
странства, приходящееся на одну скважину, м
3
/ мин.
На практике, если известна метанообильность источников метана, эффек-
тивность дегазации можно определить по величинам метанообильности,
например, призабойного пространства лавы, без дегазации qоч. и метанообиль-
ности призабойного пространства с дегазацией q'оч, при которой может быть
обеспечена заданная суточная добыча участка, используя формулу, приведен-
ную в [3].
.
. 1
оч
оч
дегаз
q
q
K
, (10)
где q'оч – метанообильность призабойной части при использовании дегаза-
ции, м
3
/т; qоч – метанообильность призабойной части без дегазации, м
3
/т.
В таком случае qоч предполагается известной, а q'оч определяется по вы-
ражению, приведенному в [3]:
,
864
.
H
оч
KA
CVS
q
(11)
где S – минимальная площадь сечения лавы, свободная для прохода лю-
дей, м
2
; V – допустимая максимальная скорость движения воздуха в лаве, м/с
[4]; С – допустимая по [4] максимальная концентрация метана в исходящей
из лавы струе воздуха, %; А – суточная добыча угля, т; КН – коэффициент не-
равномерности метановыделения в лаве.
Общую метанообильность q'оч можно представить как произведение
числа скважин n системы дегазации и метанообильность призабойной части,
228
приходящуюся в среднем на одну дегазационную скважину q'ск. При этом ко-
эффициент эффективности дегазации можно представить следующим выра-
жением:
оч.H
ск
дегаз
qKA
nq
K 1.
, (13)
где
ск 04
864
q' : = q' /n =
H
S V C
A K n
– средняя метанообильность, приходящаяся
на одну дегазационную скважину, м
3
/ т.
Отношение общей метанообильности призабойного пространства лавы
без дегазации qоч к числу скважин системы дегазации N можно представить
как метанообильность, приходящуюся на одну дегазационную скважину
qск = q 04/n.
Поэтому получим более удобное выражение для определения коэффициен-
тов эффективности дегазации Кдег. общ.:
. .
1440
1 B
дег общ
cк
i
K
q A n
(14)
Эту формулу можно преобразовать в следующий вид :
. .
.
1 ,B
дег общ
общ
i
K
i
(15)
где iВ = IВ/n =
0 0078 B, Q
n
– средний дебит метана из одной дегазаци-
онной скважины, м
3
/мин; iобщ. = Iоб/n =
1440
очq A
n
– ожидаемое среднее со-
держание метана в воздухе, приходящееся на одну дегазационную скважи-
ну, м
3
/ мин.
Изложенное позволяет сделать вывод о том, что эффективность дегаза-
ции можно определить по средним показателям дебита метана одной сква-
жины и среднему содержанию метана в воздухе (без дегазации), приходя-
щемуся условию на одну дегазационную скважину.
Из полученных выражений видно, что эффективность дегазации можно
оценить, если известны коэффициент неравномерности метановыделения КН
средний расход метановоздушной смеси, извлекаемой из одной скважины
qс, и средний расход воздуха, подаваемого в выработку, приходящийся на
одну дегазационную скважину qв.
Согласно п. 6.2.1.2 [2] коэффициент неравномерности метановыделения
определяется по формуле
Кн = 1,94 I
- 0,14
,
229
где I – среднее фактическое (ожидаемое) метановыделение в выработке,
м
3
/мин.
Альтернативно коэффициент неравномерности Кн принимается по табл.
6.3 [2] (табл. 1).
Таблица 1 - Значение коэффициента неравномерности метановыделения
Среднее метано-
выделение, м3/
мин
0,2-
0,5
0,5-
1,0
1,0-
1,5
1,5-
2,0
2,0-
3,0
3,0-
4,0
4,0-
6,0
6,0-
10,0
10,0-
15,0
15,0-
20,0
более
20,0
Коэффициент
неравномерности
КН
2,43-
2,14
2,14-
1,94
1,94-
1,83
1,83-
1,76
1,76-
1,66
1,66-
1,60
1,60-
1,51
1,51-
1,40
1,40-
1,33
1,33-
1,28
1,28
Средний расход метановоздушной смеси, отводимой одной скважиной qс,
является параметром дегазационной скважины, а расход воздуха, подаваемого в
выработку, приходящегося на одну скважину qв, определяется по общему рас-
ходу воздуха, подаваемого выработку для разбавления выделяющегося мета-
на до допустимой безопасной величины. Этот расход определяется в соответ-
ствии с [2], как это следует из выражений (9) и (15).
Таким образом, из вышеприведенных данных следует, что эффективность
дегазации можно определить по средним параметрам одной дегазационной
скважины, используя изложенные входные данные.
Рассмотрим влияние глубины герметизации скважины на эффективность де-
газации.
Зависимость утечек (или подсосов) воздуха из скважины от длины герме-
тизации построена по относительным показателям: утечки (у) взяты в долях
от дебита (расхода) скважины (qс), а длина ее герметизации (l) в радиусах
сводовой части выработки (см. рис. 1). Целесообразно рассмотреть эту зави-
симость в абсолютных показателях, особенно это касается длины (глубины)
герметизации.
Переход от утечек, выраженных в долях, к утечкам, выраженным в м
3
/ мин,
осуществляется по выражению:
q = у · qс (16)
где q – утечки в м
3
/мин; у – утечки в долях единицы по графику рис. 1;
qс – расход (дебит) метановоздушной смеси одной дегазационной скважины,
м
3
/мин.
Переход от длины (глубины) герметизации в радиусах сводовой части
выработки к длине (глубине) герметизации в метрах осуществляется по вы-
ражению
l = L · R (17)
где l – глубина герметизации в метрах; L – глубина (длина) герметиза-
ции в радиусах; R – длина радиуса сводовой части выработки в метрах,
принимаемая исходя из реальных размеров выработки, например, 3 м.
230
С учетом изложенного, определены суммарные утечки из скважины в за-
висимости от длины герметизации в метрах (табл. 2).
Таблица 2 - Зависимость утечек скважины от длины герметизации
Длина герметизации в
радиусах
0 0,5 1,0 1,
5
2,0 2,5 3,
0
Длина герметизации в
метрах
0 1,5 3,0 4,
5
6,0 7,5 9,
0
Суммарные утечки в до-
лях единицы
1,
0
0,6
2
0,4 0,
26
0,1
7
0,1
04
0,
074
Путем математической обработки данных табл. 1 получена графическая
зависимость утечек (подсосов) воздуха от глубины герметизации скважины.
Эта зависимость в полулогарифмической системе координат имеет вид пря-
мой (рис. 2).
Полученная зависимость выражается формулой:
у = а · е
вх
, (18)
где а – значение утечек в относительных величинах при х = 0; х – дли-
на герметизации скважины L, м; в – коэффициент, характеризующий ско-
рость изменения утечек (подсосов) воздуха в зависимости от длины герме-
тизации.
Рис. 2 - Зависимость утечек скважины от длины ее герметизации
Выравнивание зависимости выполнено по х и Ψ = ℓg у:
Ψ = ℓg а + в ℓg е · х,
где е – основание натуральных логарифмов (е = 2,7183).
231
На рис. 2 видно, что с уменьшением длины герметизации L утеки уве-
личиваются. При длине L = 6 м (минимальная длина герметизации по СОУ
10.100174088.001) утечки составляют 0,17 (т.е. 17%) от объема смеси в
скважине.
Коэффициенты а и в в формуле (18) определим по способу натянутой
нити [5].
Согласно рис. 2, логарифмируя обе части зависимости (18), получаем
ℓg у = ℓg а + (в ℓg е) х
или
Ψ = А + В х, (19)
где А = ℓg а, В = в ℓg е, Ψ = ℓg у.
В соответствии с табл. 2 рассмотрим две точки на рис. 2:
1) у1 = 1; х1 = L1 = 1,5 и 2) у2 = 0,17; х2 = L2 = 6.
В логарифмическом виде имеем 2 уравнения:
ℓg 1 = А + В · 0; А = ℓg1 = 0.
ℓg 0,17 = А + В 6.
Т.к. ℓg 1 = 0; ℓg 0,17 = 1,2304 = - 0,7696, вычитая из второго уравнения
первое, находим В = - 0,7696 /6 = - 0,128; а = 1; в = - 0,128/ ℓg е = -
0,128/0,4343 = - 0,295
Имея значения коэффициентов а и в и учитывая, что неизвестным х яв-
ляется длина скважины L, т.е. х = L, получим:
у = 1 · е
- 0,295 L
(20)
Полученная формула характеризует зависимость утечек скважины (в от-
носительных величинах) от длины (глубины) герметизации в метрах. Для
дальнейшей оценки влияния глубины герметизации на эффективность дега-
зации, необходимо ввести длину герметизации L в формулы, по которым
определяется эффективность.
Рассматривая работу скважины по извлечению метана из горного масси-
ва, отметим следующее. В пробуренную из выработки скважину поступает
метан под естественным давлением газа. При отсутствии трещин в массиве
метан может поступать в выработку только по устью скважины. Если сква-
жина подключена к системе дегазации шахты, то под действием депрессии
вакуумнасоса метан отводится из скважины на поверхность. В случае обра-
зования трещин в массиве из пробуренной скважины метан может посту-
пать в выработку как по устью скважины, так и по трещинам, образуя
утечки метана. Если скважина подключена к системе дегазации, то под
действием разрежения, создаваемого вакуумнасосом, из скважины в систему
дегазации отводится метан из горного массива и подсасываемый по тре-
232
щинам воздух из выработки, из которой пробурена скважина. При этом
количество метана в дебите скважины уменьшается, вследствие замещения
и разбавления его подсасываемым воздухом. Количество метана в отсасы-
ваемой смеси с дебитом qс при утечках (подсосах) уменьшится по сравнению
со случаем, когда утечки (подсосы) отсутствуют. Математически это мож-
но записать следующим равенством:
qс = iв – q, (21)
где qс – дебит дегазационной скважины, м
3
/ мин; iв – дебит метана в
скважине, м
3
/ мин; q – утечки метановоздушной смеси, м
3
/ мин, зависящие от
дебита скважины, т.е. определяемые согласно выражению (16)
q = у · qс.
На основании последних двух формул дебит метана в скважине будет:
iв = qс (1+у) (22)
Увеличение дебита метана при увеличении подсосов воздуха можно
объяснить тем, что и в воздухе выработки, из которой пробурена скважина,
имеется определенное количество метана. Оно может быть определено как
произведение количества воздуха и допустимой концентрации метана в до-
лях единицы.
Подставляя в полученные выражения значение у = 1 + е
- 0,295 L
, получим
зависимость среднего дебита метана в скважине от общего дебита скважи-
ны и утечек (подсосов).
Таким образом, средний дебит метана одной скважины будет равен:
iв = qс (1 + е
- 0,295 L
). (23)
Полученное выражение показывает, что средний дебит метана одной де-
газационной скважины зависит от длины герметизации скважины. Поэтому и
эффективность дегазации также зависит от длины герметизации скважины.
Целесообразно средний дебит метана одной скважины выразить в относи-
тельных единицах метановоздушной смеси скважины qс. Разделив обе части
выражения (23) на qс, получим:
iв 0 = 1 + е
-0,295L
, (24)
где iв 0 = iв /qс – средний дебит метана в относительных единицах.
Средний дебит метана в скважине возрастает с увеличением глубины гер-
метизации устья скважины по закону возрастающей экспоненты (табл. 3).
233
Таблица 3 – Звисимость среднего дебита метана в скважине от глубины герметизации устья
скважины
Глубина герме-
тизации (L), м
0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 12,0
Утечки в долях
единицы
1 0,6440 0,4107 0,2645 0,1700 0,1080 0,0700 0,0455 0,0293
Относительный
дебит метана (iв 0)
2 1,6440 1,4107 1,2645 1,1700 1,1080 1,0700 1,0455 1,0293
Из табл. 3 видно, что при отсутствии герметизации, т.е. при L = 0 отно-
сительный дебит скважин увеличился в 2 раза. Это означает, что в систему
дегазации будет поступать воздух из выработки, из которой пробурена
скважина, а сама скважина перестанет функционировать, т.к. она не сможет
отсасывать метан из горного массива.
При увеличении глубины герметизации утечки уменьшаются, а дебит ме-
тана увеличивается, что сказывается на эффективности дегазации.
Подставляя значение метановыделения одной скважины iв в формулу (15),
получим коэффициент эффективности дегазации:
0.295
. .
.
(1 )
1 1
/(1440 )
L
и c
дег общ
общ оч
i q e
K
i q A n
(26)
Эту формулу можно переписать в виде:
0.295
. .
(1 )
1 ,
L
c
дег общ
оч
q n e
K
q A мин
(27)
где Амин =
1440
A
– минутная нагрузка на забой, т/ мин.
Произведение qс · n – это объем метановоздушной смеси, извлекаемый
системой дегазации из n скважин.
Произведение qоч · А мин – объем метановоздушной смеси, образовавшийся
в призабойном пространстве.
Поскольку для конкретных условий объем метановоздушной смеси в
скважине qс и общий объем смеси в выработке qоч, а также нагрузка на
очистный забой А и число дегазационных скважин n не зависят от длины
герметизации скважины, можем записать
),1(1 295.0
..
L
общдег emK
(28)
234
где
минAq
nq
m
оч
с
– безразмерный коэффициент, величина которого зави-
сит от объема смеси в скважине qс, в выработке qоч, нагрузки на забой А и
числа скважин n, но не зависит от глубины герметизации L.
Рассматривая величину m, видим, что ее числитель – это объем метано-
воздушной смеси, отсасываемой системой дегазации из n скважин, а зна-
менатель – общий объем метановоздушной смеси, образованной в приза-
бойном пространстве лавы Iобщ.. Поэтому
.
B
общ
I
m
I
.
При этом коэффициент эффективности дегазации будет:
0.295
. .
.
1 (1 )LB
дег общ
общ
I
K e
I
(29)
Из полученной формулы следует, что и по общим показателям коэффи-
циент эффективности дегазации зависит как от отношения допустимого ме-
тановыделения Iв к общему метановыделению выемочного участка Iобщ., так
и от глубины (длины) герметизации устья скважины L.
Коэффициент эффективности дегазации можно определить и по отноше-
нию общих величин метанообильности в призабойном пространстве q'оч с
дегазацией и метанообильности без дегазации qоч:
)1(1 295.0
..
L
оч
оч
общдег e
q
q
K
(30)
Сравнивая формулы (26) и (30), видим, что последняя формула отличает-
ся тем, что в ней вместо отношения метановыделения
.
B
общ
I
I
используется
отношение метанообильности оч
оч
q
q
, т.к.
.
B
общ
I
I
= оч
оч
q
q
. Но в обеих
формулах указанные отношения показывают, какую долю от общего объема
метана составляет объем метана, отводимый за счет дегазации. Сумма 1+ е
– 0,295L
показывает долю отводимого объема метана в зависимости от длины
герметизации устья скважины. Эта доля метана показана в табл. 3.
Целесообразно рассмотреть влияние длины герметизации на конкретном
примере. Для этого воспользуемся данными расчета параметров дегазации
угольных пластов при выемке угля [6].
В этом расчете определены метанообильность призабойного пространства
лавы с дегазацией q'оч, при которой может быть обеспечена суточная добы-
ча А = 1000 т – q'оч = 8,6 м
3
/т; и метанообильность призабойного простран-
235
ства лавы без дегазации – qоч = 16,0 м
3
/т. По этим данным определен коэф-
фициент дегазации К'дег . =
8,6
1 1 0,46
16,0
оч
оч
q
q
.
Используя эти данные, определим коэффициент эффективности дегазации
в зависимости от длины (глубины) герметизации, используя полученную в
работе формулу:
)1(1 295.0
..
L
оч
оч
общдег e
q
q
K
.
Результаты расчетов приведены в табл. 4.
Таблица 4 - Зависимость коэффициента эффективности дегазации от глубины герметизации
Глубина герметизации
L, м
0 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0 10,5 12,0
Относительные утечки
(подсосы)
е – 0,295L
1 0,644 0,4107 0,2645 0,1700 0,1108 0,107 0,0445 0,0293
Относительный дебит
метана, извлекаемого
системой дегазации
1 + е – 0,295L
2 1,644 1,4102 1,2645 1,1700 1,1108 1,070 1,0455 1,0293
Коэффициент
)1(
0,16
6,8 265.0 Lem
– 0,876 0,758 0,680 0,629 0,597 0,575 0,562 0,553
Коэффициент эффек-
тивности дегазации
)1(1 295.0
..
L
оч
оч
общдег e
q
q
K
– 0,124 0,24 0,32 0,37 0,40 0,42 0,44 0,45
Приведенные в табл. 4 расчеты показывают, что коэффициент эффектив-
ности дегазации увеличивается с увеличением глубины герметизации устья
скважин, но при небольшой глубине эффективность невелика, а значитель-
ный рост эффективности обеспечивается при глубине герметизации более 3
м. По результатам расчетов можно сделать вывод, что глубину герметиза-
ции целесообразно обеспечивать более 6 м.
В [2] для указанного примера определено значение коэффициента эффек-
тивности дегазации без учета утечек, т.е. для массива без трещин, равное
0,46. Из табл. 4. видно, что при длине герметизации 12 м коэффициент эф-
фективности отличается от коэффициента, соответствующего ненарушенному
массиву на одну сотую доли. Сравнение расчетных данных с данными, при-
веденными в [3], может свидетельствовать о достоверности теоретических
положений и результатов настоящей работы.
Полученные результаты позволяют определять рациональную глубину
герметизации дегазационных скважин с учетом деформации горного массива
и самих скважин. Разумеется, что экономическая эффективность глубины
236
герметизации должна также учитывать расходы на осуществление гермети-
зации, т.е. затраты на обсадные трубы, арматуру и объемы работ. Расчет
такой эффективности должен осуществляться для каждого конкретного
случая проектирования и сооружения систем дегазации конкретных шахт.
Отметим также, что не меньшее значение имеет рациональная глубина
герметизации для эффективности обеспечения безопасности работ в шахтах,
прежде всего предотвращения опасности воспламенения и взрыва метана в
шахтах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дегазация угольных шахт. Требования к способам и схемы дегазации. СОУ 10.1.00174088.001-2004. К.:
Минтоэнерго Украины. – 2004. – 162 с.
2. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. – К.: Основа, 1994. – 311 с.
3. Руководство по дегазации угольных шахт. М: Недра, 1975. – 189 с.
4. Правила безпеки у вугільних шахтах. НПАОП 10.0-1.01-10. – К.: редакція журналу «Охорона праці»,
2010. – 211 с.
5. Бугара М. И. Исследование напряженного состояния массива при формировании угольного целика
/ М. И. Бугара, В. А. Коломиец, З. Г. Пастернак, И. Е. Иванов // Сб. науч. тр. НГУ. – № 17. – Том 1. –
Днепропетровск: РИК НГУ, 2003. – С. 339-345.
6. Бокий Б. В. Обоснование архитектуры системы для прогноза сейсмических событий техногенной
природы / Б. В. Бокий, Е. В. Шкурат, Е. В. Бабенко, В. В. Назимко // Матеріали міжнародній конференції
«Форум гірників-2010». – Дніпропетровськ: Національний гірничій університет, 2010. – С. 7-14.
УДК [622.831.322:551.24].001.6
Канд. техн. наук П.Е. Филимонов
(ПАО «Шахта им. А.Ф. Засядько»)
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ И КРЕПЛЕНИЯ 18-ГО ЗАПАДНОГО
КОНВЕЙЕРНОГО ШТРЕКА ПЛАСТА m3 ПАО «ШАХТА
ИМ. А.Ф. ЗАСЯДЬКО» ПРИ ПЕРЕХОДЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
НАРУШЕНИЙ
Викладено заходи й досвід безпечного ведення гірничих робіт при проведенні 18-го
західного конвеєрного штреку пл. m3 ПАТ «Шахта ім. О.Ф. Засядька» у зоні прогнозованого
геологічного порушення.
EXPERIENCE OF DRIVING AND SUPPORTING 18TH WESTERN
CONVEYER ROADWAY m3 LAYER PJSC "MINE THEM.
A.F. ZASYADKO" AS THEY MOVE GEOLOGICAL FAULTS
Outlines the activities and experience of safety mining spent at the 18th western conveyor drift
m3 layer of PJSC "Mine them. A.F. Zasyadko "in the area of geological forecasting fix violations.
Разработаны мероприятия по безопасному ведению работ при проведении
18-го западного конвейерного штрека пл. m3 в зоне прогнозируемого геологи-
ческого нарушения. Подход к указанному разрывному нарушению для опреде-
ления его точного положения и оценки его газодинамической активности про-
изводился с бурением разведочных скважин в следующем порядке:
- за 20 м до прогнозируемого нарушения останавливался забой и бурились 2
разведочные скважины по угольному пласту длиной >20 м и диаметром 76 мм с
неснижаемым опережением >10 м. Скважины располагались по разработанной
геологом схеме: одна скважина (№1) - в средней части забоя, вторая (№2) - в
правом углу, с направлением их по нормали к предполагаемому простиранию
|